基于數(shù)據(jù)挖掘方法的冠心病心絞痛合并糖尿病患者理化指標(biāo)與氣陰兩虛證診斷模式的建立?

張軍鵬，徐學(xué)功△，徐變玲，張 理，李 芳，程 雪，王偉偉，馬燕楠，史 琦，王 偉

(1. 鄭州市中醫(yī)院，鄭州 450000； 2. 北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 100029； 3. 河南中醫(yī)藥大學(xué)，鄭州 450000)

冠心病(coronary heart disease，CHD)，又稱冠狀動脈粥樣硬化性心臟病，目前已成為威脅國民健康的首要疾病之一。糖尿病(diabetes mellitus，DM)是一種全身代謝紊亂性疾病，常合并多種疾病發(fā)生，為諸多疾病的病理基礎(chǔ)，AHA提出“糖尿病是冠心病等危癥”[1]。中醫(yī)歷來注重辨證論治，歷代醫(yī)家對冠心病合并糖尿病(CHD&DM)的認(rèn)識亦有所不同。目前大家普遍認(rèn)為，“CHD&DM的病理變化初期表現(xiàn)以燥熱為主，漸傷陰津，進(jìn)而見陰虛，后期則損及腎陰兼有氣虛”。一項關(guān)于胸痹心痛并發(fā)消渴的臨床證型特點(diǎn)分析認(rèn)為，CHD&DM時證型的虛實夾雜證顯著增高。CHD&DM患者出現(xiàn)陰虛證的風(fēng)險為單純CHD患者的3.814倍，而出現(xiàn)氣虛證的風(fēng)險是單純DM患者的3.324倍，提示CHD&DM患者更易出現(xiàn)氣陰兩虛證。

目前關(guān)于CHD&DM患者的中醫(yī)證候?qū)W研究雖日漸增加，但對于CHD&DM證候?qū)W特點(diǎn)與其患者病理生理進(jìn)程密切相關(guān)的理化指標(biāo)相關(guān)性研究卻鮮有報道。近年逐漸發(fā)展起來的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，是將隱含的、尚不為人知同時又是潛在有用的信息從數(shù)據(jù)庫中提取出來，建立計算機(jī)程序，自動在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行細(xì)察以發(fā)現(xiàn)規(guī)律或者模式[2]。本文在CHD&DM“氣虛證-理化指標(biāo)”[3]對應(yīng)平臺的基礎(chǔ)上，通過Spearman相關(guān)分析初步搭建CHD&DM“氣陰兩虛證-理化指標(biāo)”對應(yīng)性數(shù)據(jù)平臺，利用決策樹數(shù)據(jù)挖掘方法，建立CHD&DM患者理化指標(biāo)與氣陰兩虛證的診斷模式，現(xiàn)報道如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料

選取2012年4月至2015年4月期間在鄭州市中醫(yī)院心內(nèi)科以及鄭州市中醫(yī)院內(nèi)分泌科住院的100例CHD&DM患者。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 冠心病心絞痛診斷標(biāo)準(zhǔn) 參照2002年由ACC/ AHA/ ACP-ASIM 聯(lián)合議定的《慢性穩(wěn)定型心絞痛診療指南》[4]以及2000年由中華醫(yī)學(xué)會心血管病學(xué)分會制定的《不穩(wěn)定性心絞痛診斷和治療建議》[5]。

1.2.2 糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn) 參照2009年ADA & EASD 制定的《2型糖尿病處理指南》[6]以及2007版的《美國糖尿病學(xué)會診療標(biāo)準(zhǔn)》[7]。

1.2.3 中醫(yī)證候(氣陰兩虛證)診斷標(biāo)準(zhǔn) 參照《中醫(yī)臨床診療術(shù)語·證候部分》(1997年版)[8]以及《中藥新藥臨床研究指導(dǎo)原則》(2002年版)[9]。氣陰兩虛證:元?dú)獠蛔?，陰津虧損，以神疲乏力、氣短懶言、咽干口燥、潮熱、自汗、盜汗、小便短少、大便干結(jié)、舌紅或胖、苔少而干、脈細(xì)無力或虛數(shù)等為常見證候。

1.3 納入標(biāo)準(zhǔn)

年齡在35～70歲之間的住院患者；符合CHD診斷標(biāo)準(zhǔn)且同時符合DM診斷標(biāo)準(zhǔn)患者；自愿簽署知情同意書。

1.4 排除標(biāo)準(zhǔn)

其他疾病引起胸痛和血糖升高患者；合并重度感染及其他嚴(yán)重疾病患者；妊娠期或哺乳期及精神疾病患者。

2 方法

2.1 資料采集及辨證分型方法

所有納入患者均于入院當(dāng)天采集基本信息及中醫(yī)四診信息，于入院后次日采集血生化、凝血4項、甲功7項、心電圖、心臟超聲等44項理化指標(biāo)。根據(jù)采集的中醫(yī)四診信息由3名從事本專業(yè)臨床工作5年以上且具有副高級職稱以上的臨床中醫(yī)師對納入患者進(jìn)行氣陰兩虛證與非氣陰兩虛證的辨證分型判斷。

2.2 統(tǒng)計學(xué)方法

3 結(jié)果

3.1 一般情況基線分析

表1顯示，100例CHD&DM患者中氣陰兩虛證患者51例(51%)，非氣陰兩虛證患者49例(49%)。2組患者年齡、性別、身高、體質(zhì)量、吸煙史、飲酒史、冠心病家族史、糖尿病家族史等一般情況基線比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。

3.2 CHD&DM患者氣陰兩虛證理化指標(biāo)篩選分析

3.2.1 CHD&DM患者氣陰兩虛證理化指標(biāo)的t檢驗分析 表2顯示，氣陰兩虛證與非氣陰兩虛證患者比較，白細(xì)胞計數(shù)、淋巴細(xì)胞百分比、血清磷、前白蛋白、餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白、甘油三酯、低密度脂蛋白、肌酸激酶同工酶、RV5、QRS時限、R+S、射血分?jǐn)?shù)、左室舒張末期內(nèi)徑、左室收縮末期內(nèi)徑、肺動脈最大流速等理化指標(biāo)比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

3.2.2 CHD&DM患者氣陰兩虛證理化指標(biāo)的Spearman相關(guān)分析 表3顯示，Spearman相關(guān)分析結(jié)果顯示，氣陰兩虛證與淋巴細(xì)胞百分比、血清磷、餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白、甘油三酯、低密度脂蛋白、QRS時限、肺動脈最大流速呈正相關(guān)，與白細(xì)胞計數(shù)、中性粒細(xì)胞計數(shù)、單核細(xì)胞計數(shù)、前白蛋白、肌酸激酶同工酶、RV5、R+S、射血分?jǐn)?shù)、左室舒張末期內(nèi)徑、左室收縮末期內(nèi)徑呈負(fù)相關(guān)。

表1 氣陰兩虛證與非氣陰兩虛證患者基線情況比較

表2 氣陰兩虛證與非氣陰兩虛證患者理化指標(biāo)差異性t檢驗結(jié)果

3.3 CHD&DM患者氣陰兩虛證決策樹模型的建立

圖1顯示，氣陰兩虛證決策樹分類模型共有7個葉節(jié)點(diǎn)，“TRUE”代表“氣陰兩虛證，“FALSE”代表“非氣陰兩虛證”。括號中的數(shù)字分子表示屬于該證的樣例數(shù)，分母表示錯分到該證中的樣例數(shù)。通過數(shù)據(jù)分析得出構(gòu)成氣陰兩虛證決策樹模型的臨床常規(guī)指標(biāo)共計6個，分別是射血分?jǐn)?shù)(ejection fractions, EF)、低密度脂蛋白(low density lipoprotein cholesterol, LDLC)、餐后2 h血糖(2-h plasma glucose, 2hpG)、QRS時限(time limit of QRS, QRS時限)、血清磷(serum progesterone, 血清P)、甘油三酯(triglyceride, TG)。

表3 氣陰兩虛證患者理化指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果

圖1 基于決策樹方法的氣陰兩虛證判斷模式圖

3.4 CHD&DM患者氣陰兩虛證決策樹驗證模型的驗證結(jié)果

表4顯示，對訓(xùn)練集樣本(預(yù)篩選指標(biāo))進(jìn)行學(xué)習(xí)驗證，氣陰兩虛證決策樹模型檢測正確率77.00%，陰性檢測正確率65.31%，陽性檢測正確率88.24%。

4 討論

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，信息內(nèi)容的復(fù)雜化和信息數(shù)量急劇增加，決策樹作為一種用二叉樹形圖表示處理邏輯的數(shù)據(jù)挖掘方法，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的各個分支。由于決策樹分類方法具有分類準(zhǔn)確、描述簡潔、算法有效、模型健壯的優(yōu)勢，在臨床疾病診斷的數(shù)據(jù)挖掘中使用頻繁[10-11]。在臨床醫(yī)學(xué)的研究中，決策樹應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)和中醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域。

表4 氣陰兩虛證決策樹模型驗證結(jié)果(%)

本研究通過決策樹的數(shù)據(jù)挖掘方法，對CHD&DM患者氣陰兩虛證的臨床理化指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出由EF、LDLC、2hpG、QRS時限、血清P、TG共6個理化指標(biāo)組成的氣陰兩虛證決策樹模型。該氣陰兩虛證模型共形成7條識別途徑，該模型識別檢測氣陰兩虛證的準(zhǔn)確率高達(dá)77.00%。

通過數(shù)據(jù)分析得出，CHD&DM患者常見到左心室收縮功能下降，心臟泵血減少，多與患者心氣虛不能化生運(yùn)行血液有關(guān)[12-13]。本研究得出氣陰兩虛證患者的EF值低于非氣陰兩虛證患者，且與氣陰兩虛證呈負(fù)相關(guān)，提示氣陰兩虛證患者心室收縮功能下降可能更明顯。益氣養(yǎng)陰活血法能夠有效改善CHD&DM患者的心功能，亦從不同側(cè)面印證本研究結(jié)論[14]。

脂質(zhì)浸潤學(xué)說認(rèn)為，脂質(zhì)代謝異常導(dǎo)致動脈內(nèi)膜表面脂質(zhì)沉積，細(xì)胞合成間質(zhì)增多，血管內(nèi)膜增厚，是動脈粥樣硬化的病理學(xué)基礎(chǔ)，也是CHD最主要的獨(dú)立危險因素。然而不同證型又有著不同的脂質(zhì)代謝輪廓和特征性脂質(zhì)標(biāo)記物[15]。龔燕冰[16]運(yùn)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法、梁攀[17]利用因子分析法對中醫(yī)證候規(guī)律進(jìn)行分析得出，原發(fā)性血脂紊亂多以氣虛證以及陰虛證為主；CHD&DM患者血脂代謝異常多因DM患者體內(nèi)胰島素分泌和抵抗不能共存，肝脂酶活性增強(qiáng)同時脂蛋白脂酶活性下降，低密度脂蛋白及血清甘油三脂產(chǎn)生過多形成高脂血癥，從而進(jìn)一步加速動脈粥樣硬化進(jìn)程，加劇冠脈病變程度，加重心臟負(fù)擔(dān)[18]。本研究得出氣陰兩虛證患者的LDLC和TG值明顯高于非氣陰兩虛證患者，且與氣陰兩虛證呈正相關(guān)，提示氣陰兩虛證患者體內(nèi)脂質(zhì)代謝存在異常。

CHD&DM氣陰兩虛證患者更容易出現(xiàn)2hPG升高[19]。高血糖狀態(tài)能夠使各種糖基化蛋白形成糖基化終產(chǎn)物，從而引起膠原和其他細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的過度交往，導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能紊亂，從而激活細(xì)胞黏附因子，增加循環(huán)炎癥因子和活化氧自由基，促進(jìn)動脈粥樣硬化斑塊形成，加劇心肌缺血缺氧[20-21]。本研究得出，氣陰兩虛證患者的2hPG明顯高于非氣陰兩虛證患者，且與氣陰兩虛證呈正相關(guān)，提示氣陰兩虛證患者更容易出現(xiàn)高血糖狀態(tài)。

血清P是一種由飲食攝入、在空腸吸收的物質(zhì)，其人體每日需要量約1.2 g，約80%的P以磷酸鈣形式貯存在骨骼中。本研究中，氣陰兩虛證患者的血清P水平明顯高于非氣陰兩虛證患者，且血清磷與氣陰兩虛證呈正相關(guān)，提示血清P可能是識別CHD&DM氣陰兩虛證的有效變量。

QRS時限代表心室除極的綜合時間，冠心病患者會出現(xiàn)心肌缺血、心臟負(fù)荷過重，導(dǎo)致心臟擴(kuò)大、心肌肥厚和纖維化、心臟重構(gòu)等病理改變，上述變化可導(dǎo)致心室浦肯野纖維和心室肌電傳導(dǎo)能力下降，速度減慢則QRS時限延長[22-23]。本研究中隨著QRS時限的延長，氣陰兩虛證患者的比例輕度升高，說明氣陰兩虛證患者的心室收縮功能下降可能更明顯?？紤]CHD&DM氣陰兩虛證患者QRS時限延長的可能性較大。

本研究根據(jù)氣陰兩虛證與理化指標(biāo)之間的非線性關(guān)系及交互作用特點(diǎn)，通過決策樹的數(shù)據(jù)挖掘方法，初步形成能夠反映CHD&DM患者氣陰兩虛證相對應(yīng)的理化指標(biāo)組合模式，從而實現(xiàn)宏觀指標(biāo)體系和微觀指標(biāo)體系的良好溝通，進(jìn)而建立既能體現(xiàn)中醫(yī)證候特征又能反映西醫(yī)疾病屬性的“氣陰兩虛證-理化指標(biāo)”對應(yīng)性數(shù)據(jù)平臺，為CHD&DM中醫(yī)證候規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)和參考。最后通過計算機(jī)軟件搭建CHD&DM患者氣陰兩虛證識別系統(tǒng)，該識別系統(tǒng)能夠極大程度地減少CHD&DM氣陰兩虛證的漏診率，使CHD&DM患者能夠得到早期干預(yù)治療，降低CHD&DM的發(fā)病率、致殘率和死亡率，延緩疾病的發(fā)生發(fā)展，提高患者生存質(zhì)量，減輕家庭和社會的負(fù)擔(dān)，降低醫(yī)療費(fèi)用支出，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益無限可觀且無市場風(fēng)險，適宜普遍推廣應(yīng)用。

[1] EXPERT PANEL ON DETECTION, EVALUATION, AND TREATMENT OF HIGH BLOOD CHOLESTEROL IN ADULTS. Executive Summary of The Third report of the national cholesterol education program(NCEP) expert panel on detection evaluation,and treatment of High blood cholesterol in adults(adult treatment pane(Ⅲ)[J]. JAMA, 2001, 285:2486-2497.

[2] 羅林英,陳金雄.基于決策樹的外科手術(shù)信息挖掘與研究[J].醫(yī)學(xué)信息,2008,21(11):1936-1939.

[3] 史琦,陳建新,趙慧輝,等. 基于決策樹方法的冠心病心絞痛合并糖尿病患者理化指標(biāo)與氣虛證關(guān)聯(lián)模式的建立[J]. 中華中醫(yī)藥雜志,2012,6:1538-1540.

[4] RAYMOND J. GIBBONS, JONATHAN ABRAMS, KANU CHATTERJEE, et al. ACC/AHA 2002 guideline update for the management of patients with chronic stable angina-summary article: a report of the american college of cardiology/ american heart association task force on practice guidelines (committee on the management of patients with chronic stable angina) [J].JACC, 2003, 41(1): 159-168.

[5] 中華心血管病雜志編輯委員會.不穩(wěn)定性心絞痛診斷和治療建議中華醫(yī)學(xué)會心血管病學(xué)分會[J].中華心血管病雜志,2000,28(6):409.

[6] DAVID M. NATHAN, MD, JOHN B. BUSE, MD, PHD, MAYER B. DAVIDSON, MD，et al, 2009ADA/EASD Medical Management of Hyperglycemia in Type 2 Diabetes: A Consensus Algorithm for the Initiation and Adjustment of Therapy[J]. Diabetes Care, 2009,32(1):193-203.

[7] 美國糖尿病學(xué)會2007版糖尿病診療標(biāo)準(zhǔn)[J]. 中國糖尿病雜志,2007(2):129-130.

[8] 國家技術(shù)監(jiān)督局.中醫(yī)臨床診療術(shù)語證候部分[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997.

[9] 鄭筱萸.中藥新藥臨床研究指導(dǎo)原則[M].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2002：3.

[10] 吳燁. 基于Weka平臺的決策樹算法研究與實現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué),2014.

[11] CHENG YING, CUI YUNTAO. Application of decision tree algorithm based on PCA in the application of heart disease diagnosis[J]. Computer and Digital Engineering,2009,37(10):171-174

[12] 李秋鳳,朱明軍,劉宏飛,等.冠心病心肌梗死后慢性心力衰竭心氣虛、心陽虛證與腫瘤壞死因子-α及射血分?jǐn)?shù)關(guān)系的研究[J].世界中西醫(yī)結(jié)合雜志,2011,6(2):115-121.

[13] 徐學(xué)功,張軍鵬,史琦,等.冠心病心絞痛合并糖尿病氣虛證危險因素分析[J].中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育,2014,24:14-17.

[14] 嚴(yán)蘇純.益氣養(yǎng)陰活血法改善心功能的臨床與實驗研究概況[J].中醫(yī)雜志,2012,24:2147-2149.

[15] 朱黎霞.基于比較脂質(zhì)組學(xué)探討冠心病中醫(yī)證候的研究思路[J].中醫(yī)雜志,2014,8:650-653.

[16] 龔燕冰,倪青,高思華,等.2型糖尿病主要理化指標(biāo)與中醫(yī)證候相關(guān)性的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析[J]. 中華中醫(yī)藥雜志,2010,25(1):31-33.

[17] 梁攀,朱偉群,侯雁如,等.原發(fā)性血脂異常中醫(yī)證候規(guī)律及相關(guān)性研究[J].新中醫(yī),2015,1:49-50.

[18] 李佳.2型糖尿病脂代謝紊亂臨床證候分布及Quassia amara干預(yù)作用機(jī)制研究[D].北京：北京中醫(yī)藥大學(xué),2014.

[19] 劉志龍,汪曉娟. 2型糖尿病合并冠心病辨證分型研究[J]. 新中醫(yī),2013,9:96-98.

[20] 李國敬. 強(qiáng)化降糖治療對2型糖尿病合并冠心病患者不良心血管事件的影響[D].天津：天津醫(yī)科大學(xué),2013.

[21] 王麗娜. 高糖血癥、高糖飲食和急性血糖升高對心血管系統(tǒng)功能的影響[J]. 中外醫(yī)學(xué)研究,2011,27:140-142.

[22] 董少英. 冠心病心力衰竭患者的血漿同型半胱氨酸水平與QRS波時限的相關(guān)性研究[D].鄭州：鄭州大學(xué),2013.

[23] 任瓊. 寬QRS與心臟結(jié)構(gòu)功能改變的關(guān)系[D].重慶：重慶醫(yī)科大學(xué),2010.